明膠肽抗中樞疲勞作用機(jī)制的研究

薛海濤，張小強(qiáng)，2

（1.咸陽(yáng)師范學(xué)院體育系，陜西咸陽(yáng)712000；2.陜西科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，陜西西安710021）

明膠肽抗中樞疲勞作用機(jī)制的研究

薛海濤1，張小強(qiáng)1，2

（1.咸陽(yáng)師范學(xué)院體育系，陜西咸陽(yáng)712000；2.陜西科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，陜西西安710021）

檢測(cè)飼養(yǎng)明膠肽與蒸餾水的大鼠進(jìn)行力竭性游泳運(yùn)動(dòng)后即刻紋狀體、間腦及下丘腦等不同部位的多巴胺和5-羥色胺含量，探討明膠肽對(duì)多巴胺與5-羥色胺含量變化的調(diào)節(jié)及抗中樞疲勞功效，為開發(fā)高附加值的明膠活性肽產(chǎn)品，擴(kuò)展豬皮產(chǎn)品的應(yīng)用范圍提供理論參考，同時(shí)為抗中樞疲勞提供新的營(yíng)養(yǎng)手段。通過負(fù)重游泳訓(xùn)練建立動(dòng)物疲勞模型，用自制的明膠肽灌胃飼養(yǎng)實(shí)施營(yíng)養(yǎng)干預(yù)，用高效液相色譜方法檢測(cè)不同腦區(qū)單胺類神經(jīng)遞質(zhì)的濃度變化并計(jì)算DA/5-HT比值，分析、評(píng)價(jià)自制明膠肽對(duì)中樞遞質(zhì)的調(diào)節(jié)作用。和灌胃雙重蒸餾水的對(duì)照組比較，飼養(yǎng)明膠肽的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)組比值為0.84，對(duì)照組為0.14，兩組比較，實(shí)驗(yàn)組比對(duì)照組高600%，明膠肽具有明顯的提高DA含量，降低5-HT生成，增強(qiáng)中樞興奮性的功效，可以有效緩解中樞疲勞，增強(qiáng)抗中樞疲勞的能力。

明膠肽；DA/5-HT比值；中樞疲勞

運(yùn)動(dòng)性疲勞是發(fā)生機(jī)制復(fù)雜且作用位點(diǎn)眾多的一種生理現(xiàn)象。由于傳統(tǒng)研究方法和測(cè)量技術(shù)的限制，對(duì)運(yùn)動(dòng)性疲勞的研究多集中于外周肌肉疲勞方面，中樞神經(jīng)系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)性疲勞中的作用少受重視。近年來(lái)的醫(yī)學(xué)研究證明，針對(duì)不同項(xiàng)目和強(qiáng)度誘發(fā)的疲勞，運(yùn)用某些單味中藥、復(fù)方中藥或生理活性成分，可使模型動(dòng)物全腦或不同腦區(qū)5-HT、DA等單胺類神經(jīng)遞質(zhì)及其代謝產(chǎn)物的濃度發(fā)生變化，盡管這些變化在程度、性質(zhì)、代謝途徑和分子機(jī)制等方面還不清楚，但卻說(shuō)明上述活性成分對(duì)調(diào)節(jié)腦內(nèi)單胺類遞質(zhì)及其代謝具有重要作用。隨著新技術(shù)的應(yīng)用和神經(jīng)生物學(xué)研究的發(fā)展，運(yùn)動(dòng)性中樞疲勞的研究已經(jīng)取得某些突破性進(jìn)展。目前的研究表明，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)后，腦組織單胺類遞質(zhì)可發(fā)生改變，影響中樞的興奮與抑制過程，這是導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)性中樞疲勞的可能機(jī)制之一。本文擬通過對(duì)模型動(dòng)物灌胃飼養(yǎng)明膠肽實(shí)施營(yíng)養(yǎng)干預(yù)，研究活性肽對(duì)神經(jīng)遞質(zhì)的調(diào)節(jié)作用和抗中樞疲勞分子機(jī)制，為抗中樞疲勞提供新的營(yíng)養(yǎng)手段。

1　材料與方法

1.1材料

KM封閉群無(wú)菌型大白鼠50只（8周齡），180 g～220 g：購(gòu)自西安交通大學(xué)動(dòng)物試驗(yàn)中心。

1.1.2試驗(yàn)食品與試劑

食品級(jí)明膠：山東淄博寶恩生物科技有限公司提供；胰蛋白酶：Wolsen；明膠肽：陜西科技大學(xué)食品系分析實(shí)驗(yàn)室用胰蛋白酶水解明膠（酶解工藝條件：pH6.2，酶含量為4%，原料的質(zhì)量濃度為4%，水解溫度51℃，時(shí)間5 h；酶解液用15%TCA除蛋白，超濾膜分離、收集＜10 kDa上清液）；標(biāo)準(zhǔn)品：DA、5-HT（Sigma公司）；標(biāo)準(zhǔn)品溶液配置：以0.01mol/LHCl分別配成濃度為1 g/L的儲(chǔ)備液，置4℃冰箱保存，臨用前稀釋。以DHBA為內(nèi)標(biāo)，濃度同上。其余為國(guó)產(chǎn)分析純?cè)噭?/p>

1.1.3儀器和試劑

WatersTM600E高效液相色譜儀、16K進(jìn)樣閥、接5μL進(jìn)樣環(huán)、SIL-6A自動(dòng)進(jìn)樣器、AS3120A超聲去氣儀；CTO-6A柱溫箱；SepStikC18微柱（100mm×1mmi.d.，粒徑5μm）；PM-80微流量泵、CHI832電化學(xué)檢測(cè)器；5011型石墨碳工作電極、參比電極為Ag/AgCl，參比電極的電位分別設(shè)置為+0.72 V（氧化）和+0.05 V（還原），靈敏度均為5 nAFS；4.6mm×150mm色譜柱，填料5μm Hypersil BDS（大連依利特科學(xué)儀器有限公司）；檢測(cè)電壓為700μV，靈敏度為5 nA；Scientific software Ezchromelite分析軟件；0.45μm濾膜及抽濾器（Millpore）；Biofuge28RS高速冷凍離心機(jī)（Heraens）；Soniprep150超聲破碎儀（Sanyo）；0.2mGHP耐酸樣品處理器（Pall）；PelletPestile電動(dòng)勻漿儀（Kontes）；SN-2型立體定位儀（Narishige）。

1.2方法

1.2.1大白鼠分組飼養(yǎng)、日常運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練、力竭性負(fù)重游泳實(shí)驗(yàn)

二是社會(huì)監(jiān)督體系不健全。鄧小平總結(jié)黨在社會(huì)主義建設(shè)過程中過去發(fā)生的各種錯(cuò)誤，指出這些錯(cuò)誤的發(fā)生與我國(guó)法制不健全和社會(huì)監(jiān)督制度缺失有關(guān)。因此，鄧小平非常重視制度建設(shè)，認(rèn)為制度在規(guī)范社會(huì)行為、完善社會(huì)監(jiān)督方面具有根本性、長(zhǎng)期性、穩(wěn)定性和全局性。

按照體重隨機(jī)分成2個(gè)組，對(duì)照組和試驗(yàn)組。且每組要多養(yǎng)3～5只預(yù)防灌胃或者運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練時(shí)溺水發(fā)生意外。日常自由采食飲水，灌胃飼養(yǎng)28 d，灌胃時(shí)間安排在運(yùn)動(dòng)前2 h，對(duì)照組灌胃雙重蒸餾水，試驗(yàn)組給予明膠肽，飼養(yǎng)量為動(dòng)物體重的3%。每天游泳訓(xùn)練一次，每次20min，水深100 cm，水溫（30±2）℃，不負(fù)重。末次灌胃2 h后，安排大白鼠負(fù)重3%進(jìn)行游泳運(yùn)動(dòng)，負(fù)重方式應(yīng)用食品包裝膜包裹橡皮泥，再用棉線系在小鼠尾部的模式，待其頭部沉入水中10 s不能自己浮出水面為力竭性疲勞，采樣檢測(cè)。

1.2.2樣品的提取和凈化

采用剪刀斷頭，直接取腦的方法，利用定位儀劃分腦區(qū)，取出的腦組織用冰生理鹽水沖洗，不但使酶活性迅速降低，而且方便腦組織的分區(qū)。實(shí)驗(yàn)大鼠分別于安靜狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)疲勞后即刻斷頭處死，迅速打開顱腔，取出全腦，在冰面上取紋狀體、海馬、皮質(zhì)、下丘腦、小腦和腦干等部位腦組織，用冰生理鹽水沖洗后濾紙吸干，稱重后用10倍的預(yù)冷100 g/L磺基水楊酸處理，置1.5mL離心管中充分勻漿，加入組織裂解液（0.01%半胱氨酸，0.2 mmol/L HClO，0.5 mmol/L EDTA），再次放置在1.5mL離心管中充分勻漿，然后超聲破碎兩次，離心15min（14 000 r/min，4℃）；取上清液置另一離心管中，按1：5比例加入冰冷的0.1mol/L的高氯酸溶液,低溫離心30min（10 000 r/min，4℃）1次，取上清液，沉淀蛋白質(zhì)后冷凍離心，將上清液置-80℃液氮凍存待測(cè)。測(cè)樣品時(shí)，將樣品冰上融化后離心過0.2mmol/L的耐酸過濾器。取上清液由自動(dòng)進(jìn)樣器進(jìn)樣。采用高效液相色譜電化學(xué)檢測(cè)多巴胺、5-羥色胺等神經(jīng)遞質(zhì)含量。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS11.5軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，P為0.05。

1.2.3樣品測(cè)試

20世紀(jì)90年代生理學(xué)家把環(huán)磷腺苷（cAMP）稱為第二信使；如今又把單胺類神經(jīng)遞質(zhì)稱作第三信使。單胺類遞質(zhì)包括兒茶酚胺類和吲哚胺類，前者研究較多和較早的有多巴胺（DA）；后者主要包括5-羥色胺（5-H T）。它們是高等動(dòng)物和人類中樞神經(jīng)重要的信息傳遞物質(zhì)，準(zhǔn)確檢測(cè)其在腦組織的含量，研究其生理功能，對(duì)于判斷中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能和狀態(tài)等具有重要的意義。但由于單胺類遞質(zhì)從神經(jīng)元末梢釋放后，迅速代謝或重?cái)z取，使這些遞質(zhì)的組織收集液濃度非常低，加之自身化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，生物結(jié)構(gòu)具有相似性，以及可能存在的內(nèi)源物干擾，檢測(cè)很不容易。自1978年Hallman等[1]首先報(bào)道用高效液相色譜法（HPLC）檢測(cè)血漿中兒茶酚胺以來(lái)，國(guó)內(nèi)外已有許多改良方法問世[2-3]。常見測(cè)定方法主要有電化學(xué)檢測(cè)法、生物法、高效液相色譜熒光檢測(cè)法、毛細(xì)管電泳法、氣相色譜、放射示蹤等，但這些方法對(duì)樣品的處理比較復(fù)雜，測(cè)量成本和儀器設(shè)備的要求很高，而且耗時(shí)較多。用同樣的方法一次處理樣品同時(shí)測(cè)定多種神經(jīng)遞質(zhì)的方法更是少見。Meeusen[4]等采用反相高效液相電化學(xué)色譜法（rP-HPLC-ECD）使得測(cè)定時(shí)間大大縮短，靈敏度提高。趙煥英[5]通過對(duì)樣品的預(yù)處理，建立了一種能在簡(jiǎn)單配置HPLC-ECD儀上同時(shí)測(cè)定多種單胺類物質(zhì)及其代謝產(chǎn)物的方法。葉惟泠[6]的研究證實(shí)應(yīng)用微柱液相色譜-雙電極電化學(xué)法檢測(cè)、分析腦中的單胺類遞質(zhì)具有省溶劑和增加靈敏度的優(yōu)點(diǎn)。本研究借鑒現(xiàn)有研究成果，經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)以下檢測(cè)方案。

1.2.3.1樣品的預(yù)處理

選擇有效地樣品預(yù)處理方法是成功地應(yīng)用高效液相色譜法測(cè)定各類神經(jīng)遞質(zhì)的關(guān)鍵。經(jīng)預(yù)實(shí)驗(yàn)最終確定0.2mol/LHClO為組織樣品提取單胺類遞質(zhì)的蛋白變性劑；同時(shí)添加0.01%半胱氨酸和0.5mmol/L Na2EDTA，達(dá)到減少溶質(zhì)被氧化破壞的目的。操作過程中為減少由研磨程度不均引起的遞質(zhì)含量提取差異，對(duì)組織勻漿后的樣品進(jìn)行適度的超聲破碎；在4℃、15min（14 000 r/min）條件下離心后再用耐酸的GHP 0.2m過濾器處理。

1.2.3.2色譜條件的選擇和優(yōu)化

柱溫：30℃；進(jìn)樣量：20mL；工作電位選擇在0.6 V。經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)選擇pH=5.0、濃度0.1mmol/L的檸檬酸/檸檬酸鈉為緩沖液，流量為0.4 g/L；甲醇作為流動(dòng)相有機(jī)劑，其中甲醇含量為8%（體積分?jǐn)?shù)）；流速為1.0mL/min?？紤]到單胺類遞質(zhì)及代謝產(chǎn)物的混合物用簡(jiǎn)單非梯度洗脫系統(tǒng)難以有效分離，本實(shí)驗(yàn)將1-庚烷磺酸鈉加人檸檬酸/檸檬酸鈉緩沖液，同時(shí)為穩(wěn)定pH及防止樣品峰拖尾加入適量的5mmol/L二三乙胺，結(jié)果顯示2種單胺類遞質(zhì)實(shí)現(xiàn)了較好的分離。多巴胺及5-羥色胺含量采用美國(guó)Waters公司的配套軟件Millennium32自動(dòng)控制積分測(cè)定峰面積計(jì)算、內(nèi)標(biāo)法定量。

2　結(jié)果分析與討論

2.1明膠肽對(duì)DA的調(diào)節(jié)作用和抗中樞疲勞功效

DA是腦內(nèi)一種重要的單胺類神經(jīng)遞質(zhì)，血液中的Tyr進(jìn)入腦內(nèi)后轉(zhuǎn)運(yùn)至DA神經(jīng)元內(nèi)，主要在黑質(zhì)產(chǎn)生。合成后的DA沿黑質(zhì)-紋狀體投射系統(tǒng)分布，儲(chǔ)存在紋狀體DA神經(jīng)末稍的囊泡中。主要作用是調(diào)節(jié)肌緊張，使機(jī)體作好運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)備，并在大腦皮質(zhì)的信號(hào)刺激下“啟動(dòng)”某一動(dòng)作，屬于一種興奮性神經(jīng)遞質(zhì)?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究[7]表明黑質(zhì)-紋狀體中DA的減少會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)的抑制。Bailey[8]的研究表明，1 h適量運(yùn)動(dòng)后，大鼠腦內(nèi)多部位DA及其代謝產(chǎn)物增加，但3 h運(yùn)動(dòng)至疲勞后卻降低。宋亞軍[9]的研究發(fā)現(xiàn)，大鼠一次性力竭游泳3 h運(yùn)動(dòng)后即刻，間腦DA顯著降低。而急性耐力運(yùn)動(dòng)后，間腦、端腦DA濃度降低，腦干有升高趨勢(shì)，DA水平變化表現(xiàn)出區(qū)域特異性。Chaouloff[10]的研究發(fā)現(xiàn)，以60%～65%VO2max運(yùn)動(dòng)1 h后，大鼠腦內(nèi)DA水平增高；在運(yùn)動(dòng)至疲勞的運(yùn)動(dòng)中，隨著疲勞的形成與發(fā)展，DA水平趨于降低；預(yù)示運(yùn)動(dòng)鼠腦內(nèi)DA合成與代謝得以維持時(shí)，可推遲運(yùn)動(dòng)性疲勞的出現(xiàn)。整體上來(lái)說(shuō)大腦DA與激發(fā)促動(dòng)、肌肉協(xié)調(diào)能力及耐力運(yùn)動(dòng)成績(jī)密切相關(guān)；對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的電活動(dòng)有興奮作用，維持腦內(nèi)較高的DA水平有助于延緩疲勞的發(fā)生[11]。本實(shí)驗(yàn)通過對(duì)模型動(dòng)物灌胃飼養(yǎng)明膠肽，檢測(cè)了不同腦區(qū)對(duì)這種營(yíng)養(yǎng)干預(yù)的反應(yīng)，結(jié)果如表1所示，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組相比，不管安靜態(tài)還是疲勞態(tài)，在檢測(cè)的所有腦區(qū)實(shí)驗(yàn)組DA含量均高于對(duì)照組；但各個(gè)腦區(qū)對(duì)營(yíng)養(yǎng)干預(yù)的反應(yīng)并不一致，DA升高程度存在一定差異；運(yùn)動(dòng)后變化幅度也非線性降低，其中海馬區(qū)反應(yīng)最為敏感，實(shí)驗(yàn)組比對(duì)照組提高了254%；中腦、腦干的變化缺乏統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；端腦、下丘腦和紋狀體DA運(yùn)動(dòng)前后的比值含量仍舊高于對(duì)照組。提示明膠肽通過不同程度提高模型動(dòng)物不同腦區(qū)的DA含量，有可能延緩疲勞的發(fā)生，端腦、下丘腦和紋狀體前后反應(yīng)一致。結(jié)合我們[12]前期的研究工作，明膠肽不僅具有抗外周疲勞的功效，也可能通過調(diào)節(jié)興奮性遞質(zhì)水平的方式，延緩中樞疲勞的發(fā)生。

表1　大鼠不同腦組織安靜態(tài)、疲勞態(tài)DA的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差（n= 10，ng/g，x±S）Table1 Concentration of DA on the rat from the different tissue（n=10，ng/g，mean±SD）

2.2明膠肽對(duì)5-HT的調(diào)節(jié)作用和抗疲勞功效

5-羥色胺是腦內(nèi)廣泛存在的一種抑制性單胺類神經(jīng)遞質(zhì)，主要作用是抑制下丘腦因子的釋放，而這些因子可控制垂體激素的釋放率，通過下丘腦-垂體-腺體軸的調(diào)節(jié)影響血液相應(yīng)激素水平，使機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力下降[13]。同時(shí)，腦內(nèi)5-HT增加可降低體溫調(diào)節(jié)功能、抑制心血管活動(dòng)、增強(qiáng)嗜睡感等，而這些機(jī)能又與肌肉疲勞感密切相關(guān)；進(jìn)而影響機(jī)體的運(yùn)動(dòng)能力，引起運(yùn)動(dòng)性疲勞的發(fā)生，是中樞疲勞的可能性介質(zhì)[14]。Newsholme[15]研究了中樞5-HT的作用與變化，發(fā)現(xiàn)腦內(nèi)5-HT增加能損傷長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)中神經(jīng)系統(tǒng)的功能，引起運(yùn)動(dòng)能力的下降，并據(jù)此首次提出了“中樞疲勞”的假設(shè)。藥物介導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)表明[16]，使用5-HT促進(jìn)劑可降低耐力運(yùn)動(dòng)成績(jī)，引起疲勞提前出現(xiàn)；而5-HT拮抗劑實(shí)際上能推遲疲勞的產(chǎn)生。Davis[17]通過研究認(rèn)為5-羥色胺可抑制多巴胺能系統(tǒng)，并且這種效應(yīng)因?yàn)槎喟桶纺芟到y(tǒng)的損傷或功能減弱變得更加顯著；他還進(jìn)一步證實(shí)，5-HT腦部合成增加，可增強(qiáng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)其它疲勞信號(hào)的敏感性，使機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力降低。Chaouloff[10]對(duì)運(yùn)動(dòng)后大鼠大腦不同部位5-HT水平的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，1 h跑臺(tái)跑（20m/min）可導(dǎo)致中腦、海馬、紋狀體5-HT增加，其它腦區(qū)無(wú)明顯變化；說(shuō)明跑臺(tái)跑可增加運(yùn)動(dòng)鼠特定腦區(qū)5-HT的合成與代謝。他們的研究結(jié)果顯示，超長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)可使下丘腦等腦區(qū)5-HT水平提高，誘發(fā)運(yùn)動(dòng)性疲勞的產(chǎn)生。宋亞軍等[9]的研究顯示，3 h游泳運(yùn)動(dòng)后即刻，大鼠間腦和腦干5-HT濃度增高；其中，間腦5-HT質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加（23.15%）顯著，端腦則略有降低。表明各腦區(qū)5-HT對(duì)急性耐力運(yùn)動(dòng)的反應(yīng)存在差異；提示，在急性耐力運(yùn)動(dòng)中，中樞疲勞的可能性介質(zhì)（5-HT）水平的提高可能發(fā)生或首先發(fā)生在某些腦區(qū)，而非全腦，其變化情況可能與運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度及運(yùn)動(dòng)方式等因素有關(guān)。Blomstrand等[18]對(duì)2 h跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)（平均17m/min）后大鼠不同腦區(qū)的研究表明，無(wú)訓(xùn)練大鼠下丘腦5-HT濃度顯著增高，海馬、紋狀體和腦干有增高趨勢(shì)，而皮質(zhì)和小腦表現(xiàn)為輕微降低，超長(zhǎng)適量運(yùn)動(dòng)和力竭性運(yùn)動(dòng)可增加腦內(nèi)各部位5-HT的合成與更新。Newsholme[19]采用微透析技術(shù)對(duì)大鼠海馬5-HT變化的研究顯示，從跑臺(tái)跑（25m/min）60min開始5-HT表現(xiàn)為增加，120min的運(yùn)動(dòng)結(jié)束達(dá)到最高。洪煜[20]通過游泳模型采用高效液相分析檢測(cè)取得了類似的結(jié)論。總之，5-HT的變化和中樞疲勞緊密相關(guān)，并具有一致性。我們的營(yíng)養(yǎng)干預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示，在安靜態(tài)，明膠肽可以不同程度降低實(shí)驗(yàn)組動(dòng)物腦內(nèi)不同功能區(qū)5-HT水平，使動(dòng)物保持較高的興奮性；疲勞后，和對(duì)照組比較，實(shí)驗(yàn)組除皮質(zhì)和端腦外，其余功能區(qū)5-HT含量同樣低于對(duì)照組，尤以海馬、下丘腦和紋狀體差異顯著，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這個(gè)結(jié)果顯示，明膠肽對(duì)中樞功能具有穩(wěn)定功能，可以減少或延緩運(yùn)動(dòng)刺激帶來(lái)的遞質(zhì)水平變化，從而產(chǎn)生抗中樞疲勞功效。

表2　大鼠不同腦組織安靜態(tài)、疲勞態(tài)5-HT的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差（n=10，ng/g，x±S）Table2 Concentration of 5-HT on the rat from the different tissue

2.3明膠肽抗中樞疲勞機(jī)制的分析

中樞系統(tǒng)作為自然界最復(fù)雜的反饋和控制系統(tǒng)，特異性功能神經(jīng)元細(xì)胞在腦內(nèi)的分布廣泛重疊，動(dòng)態(tài)聯(lián)系；依據(jù)泛腦網(wǎng)絡(luò)理論，中樞系統(tǒng)的特定功能區(qū)可以定位在相對(duì)間隔的一定部位；也可能呈序列排布的網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)；這種多級(jí)神經(jīng)元間的序列排布可引起遞質(zhì)之間紛繁的生理效應(yīng)等[7]。目前的研究[11]發(fā)現(xiàn)紋狀體、中腦及下丘腦內(nèi)不僅含有較為廣泛的單胺類神經(jīng)元，紋狀體與中腦黑質(zhì)及下丘腦還存在著傳入、傳出聯(lián)系；現(xiàn)有研究表明紋狀體是控制、調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)的一個(gè)重要中樞，下丘腦與行為的適應(yīng)密切相關(guān)；它們所釋放的遞質(zhì)多巴胺、5-羥色胺可能互相影響，互相制約，支配著中樞的相同或不同的部位，伏隔核后部的5-HT受體的激活可刺激DA的釋放，而紋狀體的5-HT可抑制DA能系統(tǒng)。另一方面，雖然通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)[21]，中樞5-HT和DA等遞質(zhì)濃度變化是影響運(yùn)動(dòng)性疲勞的重要神經(jīng)生物學(xué)因素，但多數(shù)報(bào)道只是對(duì)局部腦區(qū)，或者是某些神經(jīng)功能團(tuán)進(jìn)行研究。因此，對(duì)運(yùn)動(dòng)中單胺類遞質(zhì)變化的認(rèn)識(shí)應(yīng)從不同層次、不同水平加以整和，以求更全面地理解中樞疲勞的形成機(jī)制。

單胺類遞質(zhì)從突觸前膜釋放后，主要是通過重?cái)z取而滅活。給大鼠食用5-羥色胺重?cái)z取抑制劑氯米帕明后，發(fā)現(xiàn)紋狀體多巴胺活性水平升高，說(shuō)明5-羥色胺含量的升高，可以促進(jìn)多巴胺的重?cái)z取作用[22]。王斌[23]的實(shí)驗(yàn)表明不管是力竭運(yùn)動(dòng)后即刻，還是在運(yùn)動(dòng)后24 h，中腦和下丘腦DA的變化是相同的；下丘腦內(nèi)的5-HT水平的變化與DA的變化有相反的趨勢(shì)，預(yù)示下丘腦的活動(dòng)可能受DA和5-HT共同抑制。更多研究[24]表明，紋狀體中的DA的增加，與中腦和大腦皮質(zhì)中5-HT增加相伴發(fā)生。類似的實(shí)驗(yàn)[25]顯示中腦多巴胺/5-羥色胺比值在運(yùn)動(dòng)后即刻升高，運(yùn)動(dòng)后下降，運(yùn)動(dòng)后即刻及運(yùn)動(dòng)后下丘腦多巴胺/5-羥色胺比值持續(xù)保持較低水平，提示運(yùn)動(dòng)后即刻中腦處于興奮狀態(tài)，下丘腦則可能是一種持續(xù)的抑制。疲勞時(shí)，5-羥色胺含量在運(yùn)動(dòng)后比安靜時(shí)顯著升高，在紋狀體和中腦疲勞的延續(xù)期升得更高。腦中的多巴胺在運(yùn)動(dòng)后即刻顯著升高，在之后逐漸降低。這些研究表明腦內(nèi)的高多巴胺/5-羥色胺比值可能通過增加喚醒動(dòng)機(jī)、提高神經(jīng)肌肉的興奮性和協(xié)調(diào)性等增強(qiáng)行為能力；而低多巴胺5-羥色胺比值可能通過減弱促動(dòng)作用、降低運(yùn)動(dòng)動(dòng)機(jī)、誘發(fā)心理疲倦、導(dǎo)致失眠等降低行為能力，即構(gòu)成中樞疲勞。因此，有學(xué)者研究用它們之間的比值來(lái)分析它們之間的關(guān)系。正常機(jī)體的運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)有賴于DA和5-HT的平衡。

運(yùn)動(dòng)性疲勞是一個(gè)外周與中樞協(xié)同交互作用的復(fù)雜過程，其中一類神經(jīng)遞質(zhì)的變化并不能很好地反映中樞的興奮與抑制狀態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)，超長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)中所產(chǎn)生的疲勞與腦內(nèi)5-HT增加和DA降低相關(guān)[26]。所以，我們采用DA/5-HT比值來(lái)描述二者在運(yùn)動(dòng)疲勞形成和發(fā)展過程中的可能關(guān)系，結(jié)果如表3所示，雖然大鼠各個(gè)腦區(qū)DA、5-HT的代謝狀況、運(yùn)動(dòng)前后的變化程度等并非完全一致。其中明膠肽的干預(yù)效果在端腦、間腦、下丘腦、紋狀體等部位表現(xiàn)更加顯著；提示紋狀體等部位可能是長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)中樞疲勞的敏感性區(qū)域；即長(zhǎng)時(shí)間耐力運(yùn)動(dòng)可能會(huì)首先引起紋狀體單胺類遞質(zhì)的變化，造成運(yùn)動(dòng)能力的降低，并引起運(yùn)動(dòng)性疲勞的形成與發(fā)展。但總體而言，各個(gè)腦區(qū)的DA/5-HT比值，不管是安靜態(tài)還是疲勞肽均是實(shí)驗(yàn)組高于對(duì)照組。顯示明膠肽可能通過協(xié)調(diào)不同遞質(zhì)的代謝水平，減少或延緩神經(jīng)遞質(zhì)的劇烈變化，穩(wěn)定中樞功能的穩(wěn)態(tài)達(dá)到抗中樞疲勞的功效。

3　結(jié)論

許多學(xué)者認(rèn)為，運(yùn)動(dòng)性疲勞的產(chǎn)生可能與運(yùn)動(dòng)類型有關(guān)，短時(shí)間劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的疲勞往往與疲勞的外周機(jī)制相關(guān)；而長(zhǎng)時(shí)間中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的疲勞，則以中樞系統(tǒng)的保護(hù)性抑制為主。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明在運(yùn)動(dòng)性疲勞的發(fā)生過程中神經(jīng)系統(tǒng)不同部位的調(diào)控發(fā)揮著特定作用，與現(xiàn)有結(jié)果一致。從單胺類神經(jīng)遞質(zhì)的變化看，大鼠中樞系統(tǒng)的抑制與紋狀體、腦干和下丘腦等部位DA和5-HT含量的變化聯(lián)系密切，運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的中樞系統(tǒng)的抑制在不同部位并非完全一致，這個(gè)過程可能首先發(fā)生在某些腦區(qū)，而不是在全腦均衡發(fā)生的。多巴胺和5-羥色胺在某些腦區(qū)有相對(duì)的獨(dú)立性，但更多的則是同時(shí)起作用，正常的運(yùn)動(dòng)有賴于單胺類神經(jīng)遞質(zhì)及其它多種遞質(zhì)的功能平衡。其中多巴胺和5-羥色胺之間的平衡可能是維持耐力運(yùn)動(dòng)能力的重要因素，通過穩(wěn)定它們之間的平衡可有效削弱疲勞的發(fā)生。

表3　各組實(shí)驗(yàn)大鼠運(yùn)動(dòng)前后不同腦區(qū)DA/5-HT比值Table3 Value of DA/5-HT in rat

依據(jù)目前的研究成果，不少學(xué)者通過補(bǔ)充支鏈氨基酸、糖類、牛黃酸、不飽和脂肪酸等營(yíng)養(yǎng)手段和方法來(lái)推遲運(yùn)動(dòng)能力下降和延緩運(yùn)動(dòng)性疲勞的產(chǎn)生；對(duì)于補(bǔ)充活性肽延緩中樞疲勞還少有研究，通過我們的實(shí)驗(yàn)，對(duì)模型動(dòng)物補(bǔ)充明膠肽后，各腦區(qū)DA分解代謝水平普遍提高，以海馬區(qū)提高最為明顯，而5-HT的變化與DA比較并不一致。為深入探討單胺類遞質(zhì)之間的相互關(guān)系以及對(duì)疲勞的影響，我們進(jìn)一步觀察了不同腦區(qū)運(yùn)動(dòng)前后DA/5-HT比值的變化。實(shí)驗(yàn)顯示當(dāng)運(yùn)動(dòng)性疲勞發(fā)生時(shí)，全腦的DA/5-HT比值降低，腦內(nèi)的抑制過程占優(yōu)勢(shì)，并伴有中樞疲勞的發(fā)生。細(xì)化分析，DA/5-HT比值海馬、下丘腦和紋狀體等部位顯著性降低，提示上述部位可能是長(zhǎng)時(shí)間耐力運(yùn)動(dòng)中樞疲勞的敏感性區(qū)域，可考慮將DA/5-HT比值作為研究和評(píng)定運(yùn)動(dòng)性中樞疲勞的客觀指標(biāo)之一，同時(shí)在抗疲勞食品研發(fā)中可添加明膠肽增強(qiáng)功效。

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[26]Mark D J.Possible mechanisms of central nervous system fatigue during exercise[J].Med Sci Sports Exerc,1997：16(4)：45-57收稿日期：2013-10-20

Study to Gelatin Peptide on Anti-fatigue of Central Nervous System

XUE Hai-tao1，ZHANG Xiao-qiang1，2
(1.Depertment of P.E.Xianyang Normal University，Xianyang 712000，Shaanxi，China；2.College of Chemistry& Chemical Engineering Shaanxi University of Science and Technology，Xi'an 710021，Shaanxi，China）

This study was designed to observe the changes of DA and 5-HT in hypothalamus，diencephalon，corpus striatum of rats．We want to screen the effect of anti-fatigue active peptides，and the adjustability to content of DA and 5-HT.To develop the high value-added products of pigskin gelatin bioactive peptide，expanse the scope of application of the product，at the same time to provide experimental data for the method of nutrition recovery.We established animal fatigue model for load swimming training，feed gelatin peptide to mice for nutrition intervention，use the microdialysis technique to extract central neurotransmitters from fatigue animal midbrain，use reversed phase high performance liquid chromatography to detect the changes of monoamine neurotransmitter concentration and calculate the ratio of DA/5-HT.Finally，we evaluated self-made gelatin peptide to delay and moderate of central fatigue.Result of experiment:Compare to control group of feeding double distilled water，DA/5-HT of animal experimental group was 0.84，control group was 0.14.Comparison of these two groups，the experimental group was 600% higher than the control group.Gelatin peptide had obviously increased the content of DA，decreased generation of5-HT，enhanced the effect of central excitatory，alleviated the central fatigue and enhanced the ability of anti-fatigue sport.

gelatin peptide；DA/5-HT；central fatigue

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.16.002

咸陽(yáng)師范學(xué)院專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目（13XSYKY065，13XSYKY062）

薛海濤（1979—），男（漢），講師，碩士，研究方向：體育教學(xué)與訓(xùn)練。